forças intermoleculares 3. pontes de hidrogênio como conseqüência das fortes interações...

Forças Intermoleculares3. Pontes de Hidrogênio

Como conseqüência das fortes interações intermoleculares, a água apresenta algumas propriedades especiais. Alguns insetos, por exemplo, podem andar sobre ela. Uma lâmina de barbear, se colocada horizontalmente, também flutua na água. Isto deve-se à tensão superficial da água.

Propriedades Físicas

3. Pontes de Hidrogênio

Conceitos para Relembrar V:

Tensão Superficial da Água: uma propriedade que faz com o líquido se comporte como se tivesse uma membrana elástica em sua superfície. Este fenômeno pode ser observado em quase todos os líquidos, e é o responsável pela forma esférica de gotas ou bolhas do líquido.


A razão é que as moléculas de água interagem muito mais fortemente com suas vizinhas do que com as moléculas do ar, na interface. As moléculas que estão no interior da gota, por exemplo, interagem com outras moléculas em todas as direções; as moléculas da superfície, por outro lado, interagem somente com moléculas que estão nas suas laterais ou logo abaixo.

Este “desbalanço” de forças intermoleculares faz com que estas moléculas, da superfície, sejam atraídas para o interior do líquido. Para se remover estas moléculas da superfície é necessário uma certa quantidade mínima de energia - a tensão superficial. Para a água, isto corresponde a 0,07275 joules/m2, a 20oC. Líquidos orgânicos, como o benzeno ou o tolueno, tem valores menores de tensão superficial, já que suas interações intermoleculares são mais fracas.

3. Pontes de HidrogênioTensão Superficial


Resumo

Ligações Intermoleculares ou Ligações de Van der Waals, ou Forças de Van der Waals :

I - atração dipolo induzido: dipolo induzido ou forças de dispersão de LondonII - atração dipolo permanente: dipolo permanente


III - ponte de hidrogênio ou ligação de hidrogênio-> Substâncias apolares estabelecem somente ligações intermoleculares I.-> Substâncias polares sem ligações H - F, O - H e N - H estabelecem ligações intermoleculares I e II.-> Substâncias polares com ligações H - F, O - H e N - H estabelecem ligações intermoleculares I e III.

Quanto maior for o tamanho da molécula, mais fortes serão as forças de dispersão de London.

Resumo

Hierarquia das Forças Intermoleculares:

Ponte de Hidrogênio é uma força > força dipolo-dipolo > força dipolo-dipolo

induzido

PH >> DD>> DDI


Resumo

Os valores da eletronegatividade são determinados quando os átomos estão combinados. Por isso, para os gases nobres, que em condições normais são inertes, não apresentam valor de eletronegatividade.

Ponto de Ebulição

Quanto mais fortes forem as ligações intermoleculares, mais elevada será a temperatura de ebulição.

Quanto mais “esférica” for a molécula, menor será seu ponto de ebulição, já que as forças de Van der Waals são mais eficientes quanto maior for a superfície de contato.


Ponto de Ebulição

A água tem comportamento excepcional quando comparado aos pontos de ebulição de substâncias moleculares semelhantes. Podemos notar que, caso a água mantivesse a linearidade do gráfico, sendo essa linearidade ditada pela massa molecular dos compostos da mesma família, teria um ponto de ebulição próximo de 100 C!. Caso isso fosse verdade, a Terra não teria lagos, rios ou oceanos, e a água existiria na Terra somente no estado gasoso, mesmo nos pólos do Norte e Sul!


Ponto de Ebulição Ao contrário da água, o

sulfeto de hidrogênio, bem como H2Se e o H2Te, são incapazes de formar ligações intermoleculares fortes. Ligações de hidrogênio, de forma apreciável, só são encontradas nas moléculas que contêm os elementos mais eletronegativos, como o flúor, o oxigênio e o nitrogênio. dipolo-dipolo entre suas moléculas.


As propriedades das substancias com ligação H-X de polaridade elevada, semelhante à da água, como a amônia e o fluoreto de hidrogênio, são também influenciadas pelas ligações de hidrogênio, e muitas de suas propriedades, nos estados sólidos e líquidos, resultam das interações

Ponto de FusãoAs substâncias iônicas tem

P.F , P.E elevados e são geralmente sólidas porque os cátions e os ânions se atraem fortemente e a dificuldade de afastar os cátions e os ânions se traduz na dificuldade de fundir e de ferver as substâncias iônicas.


Pelo contrário , as substâncias orgânicas são em geral covalentes e freqüentemente apolares; em conseqüência tem P.F e P.E. baixos e são geralmente líquidos ou gases.

Solubilidade

A solubilidade é largamente afetada pela estrutura química dos compostos, sendo que o grau de solubilidade em água dos éteres glicólicos varia de acordo com o comprimento da cadeia do grupo alquila e o número de átomos de oxigênio presentes na molécula. Porém, isômeros podem apresentar diferenças.


"O semelhante dissolve o semelhante.” Substância polar dissolve substância polar e não dissolve ou dissolve pouca quantidade de substância apolar. Substância apolar dissolve substância apolar e não dissolve ou dissolve pouca quantidade de substância polar.

“Água – água/ solvente – solvente”

Solubilidade Um cubo de açúcar contém muitas

moléculas e elas são mantidas unidas pelas pontes de hidrogênio (imagem a esquerda). Quando um cubo de açúcar dissolve, cada molécula permanece intacta. A molécula estabelece pontes com as moléculas de água e desfaz as pontes com as outras moléculas de açúcar.

Por outro lado, o sal em solução transforma-se em íons (imagem a direita), como o cátion Na+ e o ânion Cl-. A solubilidade dessas substâncias só é possível devido a afinidade eletrônica existente entre o soluto (açúcar e o sal) e o solvente (a água).

Solubilidade Existem basicamente dois

meios de substância no que diz respeito a polaridade: polares e apolares. O termo "polar" nos dá a idéia de opostos, onde um dado ponto é negativo e o outro é positivo. Isso é resultado da diferença de contribuição na ligação entre elementos químicos diferentes.


O mais eletronegativo atrai para perto de si o par de elétrons que estabelece a ligação com o outro átomo. Um exemplo de substância polar é água, considerada um solvente universal.

Solubilidade A água é um

excelente solvente polar para compostos orgânicos polares de baixo peso molecular, como o metanol, etanol, ácido fórmico, ácido acético, dentre outros.


Possuindo um dipolo bastante acentuado, atrai por eletrostática o dipolo da outra molécula, de forma a potencializar a solubilização. Porém, essas moléculas orgânicas possuem uma parte polar, solúvel em água e uma parte apolar, insolúvel em água.

Solubilidade

A medida que aumenta-se o número de carbonos no grupo dos álcoois e ácidos carboxílicos por exemplo, a solubilidade, em meio aquoso vai diminuindo. É por isso que quando misturamos água com, por exemplo, butanol, constituído de 4 carbonos, a solubilidade em água diminui bastante, aparecendo claramente duas fases distintas indicando que as substâncias não são completamente miscíveis, mas sim parcialmente.


Solubilidade Vimos que a água é um ótimo solvente polar

e, para compostos orgânicos polares de baixo peso molecular, também é um bom solvente. As ligações estabelecidas entre a água e o composto orgânico gera um fenômeno muito interessante, o qual pode ser realizado sem muitos equipamentos específicos de um laboratório. Podemos notar que tanto o etanol como o ácido propanóico possuem no mínimo uma ligação acentuadamente polar em suas moléculas, de forma a potencializar uma solubilidade em meio aquoso.


No caso do álcool, a parte apolar não possui influência negativa na solubilidade em meio polar, já o ácido propanóico, com sua parte da molécula apolar, compromete a solubilidade total de composto em água. Mesmo assim, perceba que o número de pólos no ácido é maior do que no etanol.

Hidrocarbonetos

Quanto maior o n.º de Carbonos maior o PM (peso molecular) , maior o PF (ponto de fusão) e PE (ponto de ebulição) ( maior a FVW )

Dois hidrocarbonetos de mesmo nº de C , quanto menos ramificada , maior a superfície de contato, maior a FVW, maior PF e PE.

Não são polares, não são solúveis em água ( ou são pouco solúveis), são solúveis em solventes orgânicos.

Hidrocarbonetos

São menos denso que a água.PF e PE dos compostos cíclicos

são maiores que dos não cíclicos.PE e PF dos alcenos são maiores

que dos alcanos correspondentes.

Álcoois Formam pontes de Hidrogênio entre si

(tem - OH) Quanto maior o PM maior o PE ( maior a

FVW). PE (álcool) > PE (Hidrocarboneto

correspondente) ( devido às pontes de Hidrogênio )

Quanto maior o PM , menor a solubilidade em água (os primeiros álcoois são solúveis em água pois são polares e formam pontes de Hidrogênio c/ a água).

Éter

Não formam pontes de Hidrogênio entre si (só tem força dipolo-dipolo).

( R - O - R ) por isso tem baixo PE e PF. Quanto maior o PM, maior PE ( maior FVW) Muito pouco solúveis em água (devido à força

dipolo) PE (álcool) > PE (éter) > PE (Hidrocarboneto de

PM correspondente) ( pontes de H ) ( FVW )

Ácidos Carboxílicos

Os 4 primeiros ácidos são solúveis em água devido à polaridade e às pontes de H

( - COOH ) são polares (tem FVW, força dipolo e pontes de H entre si e com a água)

PE (ácidos) > PE (álcoois) > PE (aldeídos e cetonas) > PE (éter) > PE (Hidrocarboneto Correspondente)

Aldeídos e Cetonas

(C = O) são polares (força dipolo-dipolo) Aldeídos e Cetonas de baixo PM são

solúveis em água (os outros são insolúveis) PE (álcoois) > PE (aldeídos e cetonas) >

PE (Hidrocarboneto Correspondente) ( pontes de H ) ( força dipolo ) ( FVW )

Éster e Cloretos de Ácidos

São compostos polares (força dipolo) Tem PE próximos ao PE dos aldeídos e

cetonas correspondentes

Amidas e Aminas

São polares pois formam pontes de H ( entre o N e o H ) , são solúveis em água

Densidade As substâncias Orgânicas são, em geral pouco

densas (tem densidade menor que da água) por este motivo quando insolúveis em água essas substâncias formam uma camada que “flutua” sobre a água, como acontece com a gasolina, o éter comum , o benzeno, etc.

Substâncias orgânicas contendo um ou mais átomos de massas atômicas elevadas podem ser mais densas que a água , exemplo CHBr3 é três vezes mais denso que a água.

CRTE/GUARAPUAVA

Mª HELENAFLORAEDNILSONMª CECÍLIAPAULOJONILSONMAURO

MHGM

forças intermoleculares 3. pontes de hidrogênio como conseqüência das fortes interações...

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